Номер 198, страница 54 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.198. Какой алкин вступил в реакцию Кучерова, если в ходе реакции образовался: а) этаналь; б) бутанон-2?

Решение

Реакция Кучерова — это реакция гидратации (присоединения воды) алкинов в присутствии солей ртути(II) в кислой среде, которая приводит к образованию карбонильных соединений (альдегидов или кетонов). Процесс протекает через стадию образования неустойчивого промежуточного соединения — енола, который затем изомеризуется в соответствующий альдегид или кетон.

Присоединение воды к несимметричным алкинам (кроме ацетилена) подчиняется правилу Марковникова: атом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при тройной связи, а гидроксогруппа — к наименее гидрогенизированному.

а) этаналь

Продуктом реакции является этаналь (уксусный альдегид), формула которого $CH_3-CHO$. Молекула этаналя содержит два атома углерода, следовательно, исходный алкин также должен содержать два атома углерода. Единственным алкином с двумя атомами углерода является этин (ацетилен), $HC \equiv CH$.

Гидратация ацетилена — это исключение из общего правила для алкинов, так как она приводит к образованию альдегида, а не кетона. Реакция протекает следующим образом:

$HC \equiv CH + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} [CH_2=CH-OH] \rightarrow CH_3-CHO$

Промежуточный продукт, виниловый спирт, нестабилен и таутомеризуется в этаналь.

Ответ: этин (ацетилен).

б) бутанон-2

Продуктом реакции является бутанон-2 (метилэтилкетон), формула которого $CH_3-C(O)-CH_2-CH_3$. Молекула бутанона-2 содержит четыре атома углерода. Исходный алкин, соответственно, должен быть бутином. Существует два изомерных бутина: бутин-1 и бутин-2.

Рассмотрим гидратацию каждого из них:

1. Бутин-1 ($HC \equiv C-CH_2-CH_3$) — несимметричный алкин. Присоединение воды идет по правилу Марковникова. Гидроксогруппа $(-OH)$ присоединяется ко второму атому углерода, а атом водорода — к первому. Образующийся енол (бут-1-ен-2-ол) изомеризуется в кетон:

$HC \equiv C-CH_2-CH_3 + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} [CH_2=C(OH)-CH_2-CH_3] \rightarrow CH_3-C(O)-CH_2-CH_3$

В результате образуется бутанон-2.

2. Бутин-2 ($CH_3-C \equiv C-CH_3$) — симметричный алкин. Оба атома углерода при тройной связи равноценны, поэтому присоединение гидроксогруппы к любому из них приводит к одному и тому же продукту. Образующийся енол (бут-2-ен-2-ол) изомеризуется в бутанон-2:

$CH_3-C \equiv C-CH_3 + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} [CH_3-C(OH)=CH-CH_3] \rightarrow CH_3-C(O)-CH_2-CH_3$

В результате также образуется бутанон-2.

Следовательно, оба изомера — бутин-1 и бутин-2 — могут быть исходными веществами для получения бутанона-2.

Ответ: бутин-1 или бутин-2.